Wasserhaushalt der Pflanzen

Wasser als Lebenselixier

Pflanzen benötigen für Stoffwechselprozesse Wasser. In der Photosynthese stellen sie damit unter Zuhilfenahme von Sonnenenergie aus Kohendioxid ihre Nahrung her.

Wasser ist in der Pflanze Lösungs- und Transportmittel für Mineralien und andere Stoffe. So gelangen Photosyntheseprodukte vom Blatt in die Wurzel. Darüber hinaus erfüllt es stützende Funktion und wirkt - abgegeben als Wasserdampf - als Klimaanlage.

Was ist der Wasserhaushalt?

Der Begriff Wasserhaushalt bezeichnet alle Prozesse der Pflanze, die die Wasserversorgung aufrecht und konstant halten. Darunter fallen Wasseraufnahme, -transport, -speicherung und -abgabe. Sie werden von physikalischen Gesetzmäßigkeiten bestimmt.

Gleichzeitig müssen Pflanzen auf eine sich veränderte Umgebung reagieren können. Bei Trockenheit müssen sie Wege finden, Wasser zu sparen oder es vermehrt speichern. Bekannte Beispiele sind Kakteen und Dickblattgewächse wie die Fette Henne.

Physikalische Grundlagen für die Wasseraufnahme

Pflanzen nehmen Wasser auf zwei Wegen auf: Quellung und Osmose. Quellung ist die Form der Wasseraufnahme bei Samen. Sie "saugen" Wasser direkt aus ihrer Umgebung auf und vergrößern dabei ihr Volumen - ähnlich wie ein Schwamm. Die Triebkraft sind Unterschiede im Wasserpotential.

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Verantwortlich für das Wasserpotential sind gelöste Teilchen wie zum Beispiel Salze. Reines Wasser enthält keine gelösten Stoffe und hat daher das Potential Null. Gehen Teilchen in Lösung, wird das Wasserpotential negativer.

Treffen zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Konzentration gelöster Substanzen aufeinander,  gleichen sie ihre Konzentrationen aus. Dieser Vorgang heißt Diffusion. Sie kennen das bestimmt vom „Tintenexperiment“. Wenn Sie einen Tropfen Tinte in ein Glas Wasser geben, wird sich die Tinte gleichmäßig verteilen, ohne dass Sie umrühren müssen.

Bei der Osmose handelt es sich um eine Sonderform der Diffusion über eine selektive Membran, die wie ein Sieb nur bestimmte Stoffe durchlaufen lässt. Während Wasser die Barriere ungehindert passieren kann, werden darin gelöste Teilchen „zurückgehalten“, weshalb man sie als osmotisch wirksam bezeichnet. Ein Konzentrationsausgleich erfolgt stets vom Ort niedrigerer zum Ort höherer Konzentration.

Aufnahme von Wasser mittels Osmose

1. Wasseraufnahme über Wurzeln. Die Aufnahme von Wasser erfolgt über Wurzeln. Feine Wurzelhaare überziehen diese. Der Sinn besteht in der Oberflächenvergrößerung, dadurch nimmt die Wurzel mehr Wasser auf.

   

2. Erzeugung des Wasserpotentials. Die selektive Membran besteht in Pflanzenzellen aus dem Plasmalemm (Zellmembran) und dem Tonoplasten, so heißt die Membran eines Zellorganells namens Vakuole. In der Vakuole befindet sich der „Zellsaft“. Darin sind osmotisch wirksame Teilchen gelöst, es entsteht ein negatives Wasserpotential.

   

3. Wassereinstrom ins Zellinnere. Ist das Wasserpotential des Bodens positiver, also weniger osmotisch wirksame Teilchen gelöst, diffundiert Wasser vom Boden in die Pflanzenzelle.

   

4. Das Welken. Wenn die Konzentration gelöster Teilchen im Boden infolge von Trockenheit größer ist, strömt umgekehrt Wasser aus der Zelle in den Boden, die Pflanze welkt.

   

5. Der Turgor. Beim Einströmen von Wasser dehnt sich die Vakuole aus, der dabei entstehende Druck heißt Turgor . Die Vakuole dehnt sich aus und der Tonoplast drückt gegen die Zellwände. Diese üben einen Gegendruck aus, bis sich ein „Gleichgewicht“ einstellt, die Zelle kann kein weiteres Wasser aufnehmen. Durch Änderung des Turgors können Pflanzen Spaltöffnungen schließen.
6. Endodermis - blockierter Weitertransport. Der Turgor allein reicht nicht aus, um Wasser im Leitgewebe, genauer dem Xylem, von den Wurzeln bis in die Blätter zu transportieren. Im Bereich der Endodermis, die innerste Schicht der Wurzelhaut, wird der Wassertransport blockiert.

   

7. Der Wurzeldruck. Für den Weitertransport muss die Pflanze Ionen (osmotisch wirksame Teilchen) aktiv auf die andere Seite transportieren. Die Erhöhung des osmotischen Potentials sorgt für einen erhöhten Druck, den Wurzeldruck.

   

8. Wassertransport im Xylem. Das Leitgewebe können Sie sich als Rohrsystem vorstellen. In "Wasserleitungen" wird Wasser bis ins Blatt befördert. Triebkraft ist einerseits der Wurzeldruck, der das Wasser nach oben „drückt“. Aber selbst die Wasserabgabe ist für den Transport entscheidend.

   

Die Wasserabgabe

1. Die Stomata. Auf der Blattunterseite befinden sich Spaltöffnungen, die Stomata. Durch Änderung des Turgors können sich diese öffnen oder schließen. Mit Hilfe der Stomata nehmen Gewächse Kohlendioxid aus der Luft für die Photosynthese auf.

   

2. Transpiration. Zudem können Pflanzen über Spaltöffnungen Wasserdampf abgeben. Der Vorgang des „Wasserschwitzens“ heißt Transpiration. Dadurch entsteht ein Transpirationssog, der in den Wurzeln aufgenommenes Wasser nach oben „zieht“. Bei Trockenheit schließen sich die Spaltöffnungen der Blätter und die Wasserabgabe reduziert sich.
3. Guttation. Des Weiteren geben die Blätter Wasser begrenzt über die Wachsschicht, die Cuticula, ab. Außerdem geben Pflanzen Wasser nachts - wenn die Spaltöffnungen geschlossen sind - über Wasserspalten Tröpfchen ab. Dieser Prozess heißt Guttation.

   

Wasserhaushalt im eigenen Garten - ein Beispiel

Gehen Sie den Wasserhaushalt beispielhaft an der Tulpe durch. Wenn Sie Tulpen im Garten haben, möchten Sie sicher wissen, wie Sie sie optimal versorgen. Die Tulpen gehören zu den beliebtesten Gartenblumen. Das liegt daran, dass Sie sich um Tulpen nicht übermäßig kümmern müssen.

Haben Sie die Tulpenzwiebeln gepflanzt, ist es sinnvoll wenn Sie sie einmal gießen. Im Jahresverlauf ist bei Gartentulpen weiteres Gießen nicht notwendig, außer der Sommer ist besonders trocken. Auf dem Balkon kommt es darauf an, wie gut die Erde Wasser hält und ob die Pflanzen bei Regen genug Wasser abbekommen. Generell gilt: Gießen Sie wenig, zu viel Wasser bedeutet, dass die Wurzeln faulen können.

In der Vase ist der Wasserhaushalt der Tulpen für Sie wichtig, wenn Sie sich lange an den Schnittblumen erfreuen möchten. Die Triebkraft ist alleine der Transpirationssog, denn der Wurzeldruck entfällt. Wichtig ist, dass Sie den Stängel frisch abschneiden, damit Wasser ungehindert durchs Xylem fließen kann.

Es spielt keine Rolle, ob Sie die Sprossachse gerade oder schräg abschneiden, die Zahl der Leitungsbahnen wird nicht beeinflusst. Wichtig ist, dass die Rohrleitungen „frei“ bleiben. Besiedeln Bakterien diese, werden sie nämlich „verstopft“. Durch Zugabe von Pulvern aus Floristikgeschäften können Sie deren Wachstum hemmen.